JP6360140B2 - 燃焼器アセンブリ - Google Patents

Description

本主題は、一般にガスタービンエンジンに関し、特にガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリに関する。

一般に、ガスタービンエンジンは、互いに流体連通するように配置されたファンとコアを有する。さらに、ガスタービンエンジンのコアは一般に、直列的な流れの順に、圧縮機部と、燃焼部と、タービン部と、排気部とを有する。運転中、空気がファンから圧縮機部の吸気口に入り、空気が燃焼部に達するまで１つ以上の軸流圧縮機によって徐々に圧縮される。燃料は、圧縮空気と混合されて燃焼部内で燃焼することで燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼部からタービン部へ送られる。燃焼ガスは、タービン部を流れてこれを駆動し、その後排気部を通じて、例えば大気へと送られる。

より一般的には、セラミックマトリクス複合（ＣＭＣ）材料のような、従来にない高温材料が、ガスタービンエンジン内の構造部品として使用されている。例えば、一般的な燃焼部は、内側ライナーと、外側ライナーと、ドームとを有する。より一般的には、内側及び外側ライナーはＣＭＣ材料で形成される一方、ドームは金属材料で形成される。金属ドームは従来から、特定の燃料空気噴射アセンブリを取り付けるために必要であった。

しかしながら、特定のガスタービンエンジンはそれに含まれるＣＭＣ材料の特定の機械的な特性に対応することに問題があった。例えば、ＣＭＣ材料は従来の金属材料とは異なる熱膨張係数を有している。そのため、ＣＭＣ材料で形成された内側及び外側ライナーを、金属材料で形成されたドームに取り付けるには、かなり複雑な取り付けアセンブリを必要とする場合がある。そのような取り付けアセンブリは、燃焼室を流れる燃焼ガスの流れを乱すことのような、燃焼室を流れる燃焼ガスの流れに対して空気力学的な障害物を作り出す場合がある。したがって、燃焼室内の空気力学的特性を向上させつつ、ＣＭＣ材料を使用することができる燃焼器アセンブリが有用である。

米国特許第８１４１３７１号明細書

本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、或いはその説明から明らかになり、或いは本発明の実施により学ぶことができる。

本開示の１つの例示的な実施形態では、円周方向を画成するガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリが提供される。燃焼器アセンブリは、セラミックマトリクス複合材料で一体的に形成された燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーを有する。燃焼器ドームは、複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリのそれぞれを受け入れるための複数の開口部を画成する。

本開示の他の例示的な実施形態では、円周方向を画成するガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリが提供される。燃焼器アセンブリは、セラミックマトリクス複合材料で一体的に形成された燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーを有する。燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーは、少なくとも部分的に燃焼室を画成し、周方向に沿って連続的に広がる。

本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照すれば、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本発明の実施形態を例示し、また説明とともに本発明の原理を説明する働きをする。

当業者を対象とした、その最良の形態を含む本発明の完全で実施可能な程度の開示が本明細書に記載されており、本明細書は添付の図を参照する。

本主題の種々の実施形態に係る例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。 本開示の例示的な実施形態に係る燃焼器アセンブリの斜視図である。 図２の例示的な燃焼器アセンブリの側断面図である。 図２の例示的な燃焼器アセンブリの拡大側断面図である。 図２の例示的な燃焼器アセンブリの燃焼器ドームの中の開口部の拡大側断面図である。

以下、本発明の本実施形態について詳しく説明するが、その１つ以上の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数値及び文字による指示が使用されている。図面及び説明の中で同じ又は類似の指示は、本発明の同じ又は類似の部品を参照するために使用されている。本明細書で使用する場合、用語「第１の」、「第２の」及び「第３の」は、ある構成要素を他の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することは意図されていない。用語「上流」及び「下流」は、流路内の流体の流れに対して相対的な方向を意味している。例えば、「上流」は流体が流れる元である方向を意味し、「下流」は流体が流れる先である方向を意味する。

その全体を通じて同一の数字が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジンの概略断面図である。特に、図１の実施形態では、ガスタービンエンジンは、ここで「ターボファンエンジン１０」と称する高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、（参考のために設けられた縦方向の中心線１２と並行に延在する）軸方向Ａと、半径方向Ｒと、軸方向Ａを中心として延在する円周方向（図示せず）とを画成する。一般に、ターボファンエンジン１０は、ファン部１４及びファン部１４より下流側に配置されたコアタービンエンジン１６を有する。

一般的に、図示された例示的なコアタービンエンジン１６は、環状入口２０を画成する実質的に管状の外側筐体１８を有する。ブースタすなわち低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を有する圧縮機部と、燃焼部２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を有するタービン部と、ジェット排気ノズル部３２とは、直列的な流れの関係において、外側筐体１８に入れられるとともに、コアタービンエンジン１６に含まれる。高圧（ＨＰ）軸すなわちスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）軸すなわちスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続する。圧縮機部と、燃焼部２６と、タービン部と、ノズル部３２とは、連携してコア空気流路３７を画成する。

図示された実施形態では、ファン部１４は、ディスク４２と間隔を置いて連結された複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を有する。図示されたように、ファンブレード４０は、一般に半径方向Ｒに沿って、ディスク４２から外側に向かって延在する。ファンブレード４０のピッチをまとめて一斉に変更する、適切なピッチ変更機構４４に作動的に連結されたファンブレード４０に基づいて、各ファンブレード４０はピッチ軸Ｐを中心にディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０と、ディスク４２と、ピッチ変更機構４４とは共に、ＬＰシャフト３６によって縦方向の軸１２を中心に、パワーギヤボックス４６をまたいで回転可能である。パワーギヤボックス４６は、ファン３８のＬＰシャフト３６に対する回転速度をより効率的な回転ファン速度に調整するための複数のギヤを有する。

さらに図１の例示的な実施形態を参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を経由する空気流を助長するために空気力学的に形成された、回転可能なフロントハブ４８に覆われている。その上、例示的なファン部１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を周方向に取り囲む、環状ファン筐体すなわち外側ナセル５０を有する。例示的なナセル５０は、周方向に間隔を置いて配置された複数の出口ガイドベーン５２によって、コアタービンエンジン１６に対して支持される。また、ナセル５０の下流部５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分にわたって延在し、ナセル５０の下流部５４とコアタービンエンジン１６の外側部分との間にバイパス空気流通路５６を画成する。

ターボファンエンジン１０の作動中、一定容積の空気５８が、ナセル５０及び／又はファン部１４に対する入口６０を通じてターボファンエンジン１０に入る。その一定容積の空気５８がファンブレード４０を通過する際に、矢印６２で示される空気５８の第１の部分はバイパス空気流通路５６に向かい、又は入り、矢印６４で示される空気５８の第２の部分はコア空気流路３７すなわち、より具体的にはＬＰ圧縮機２２に向かい、又は入る。空気６２の第１の部分及び空気６４の第２の部分の間の比は、通常バイパス比として知られている。そして空気６４の第２の部分の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通過し燃焼部２６に入るに連れて増加され、燃焼ガス６６を提供するために燃料と混合され燃焼させられる。

燃焼ガス６６はＨＰタービン２８を通じて送られ、そこで燃焼ガス６６からの熱及び／又は運動エネルギーの一部は、ＨＰシャフトすなわちスプール３４に連結された外側筐体１８及びＨＰタービンロータブレード７０に連結されたＨＰタービンステーターベーン６８の連続する段を通じて抽出されて、その結果ＨＰシャフトすなわちスプール３４を回転させ、それによりＨＰ圧縮機２４の動作を支援する。そして、燃焼ガス６６はＬＰタービン３０を通じて送られ、そこで熱及び運動エネルギーの第２の部分が、ＬＰシャフトすなわちスプール３６に連結された外側筐体１８及びＬＰタービンロータブレード７４に連結されたＬＰタービンステーターベーン７２の連続する段を通じて、燃焼ガス６６から抽出され、その結果ＬＰシャフトすなわちスプール３６を回転させ、それによりＬＰ圧縮機２２の動作及び／又はファン３８の回転を支援する。

燃焼ガス６６は次に、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部３２を経由して、推進力を供給する。同時に、空気６２の第１の部分の圧力は、空気６２の第１の部分がターボファンエンジン１０のファンノズル排気部７６から排気される前に、バイパス空気流通路５６を通じて送られる際に実質的に増加され、これもまた推進力を供給する。ＨＰタービン２８と、ＬＰタービン３０と、ジェット排気ノズル部３２とが、燃焼ガス６６をコアタービンエンジン１６を通じて送る高温ガス経路７８を少なくとも部分的に画成する。

しかし、図１に図示される例示的なターボファンエンジン１０は例示の目的でのみ提供されるのであり、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１０は他のいかなる適切な構成を有していてもよいことを理解されたい。また、さらに他の例示的な実施形態では、本開示の態様は他のいかなる適切なガスタービンエンジンに組み込まれてもよいことを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、例えばターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジン、又はターボジェットエンジンに組み込まれてもよい。

図２及び図３を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリ１００の図が提供される。例えば、図２及び図３の燃焼器アセンブリ１００は、軸方向Ａと、半径方向Ｒと、円周方向Ｃとを画成する、図１の例示的なターボファンエンジン１０の燃焼部２６の中に位置することができる。特に、図２は燃焼器アセンブリ１００の斜視図であり、図３は図２の例示的な燃焼器アセンブリ１００の概略側断面図である。

図示されるように、燃焼器アセンブリ１００は一般に燃焼器ドーム１０２及び燃焼室ライナーを有する。図示された実施形態では、燃焼室ライナーは燃焼室外側ライナー１０４として構成され、燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４は、セラミックマトリクス複合（「ＣＭＣ」）材料により一体的に形成される。ＣＭＣ材料は、高温性能を有する非金属材料である。燃焼器ドーム１０２及び燃焼室ライナー（例えば、外側ライナー１０４）に用いられる例示的なＣＭＣ材料は、炭化ケイ素、ケイ素、ケイ土、アルミナマトリクス材料、及びそれらの組合せを含む場合がある。サファイア及び炭化ケイ素のようなモノフィラメントを含む酸化安定強化繊維（例えば、ＴｅｘｔｒｏｎのＳＣＳ−６）並びに炭化ケイ素を含むロービング及びヤーン（例えば、日本カーボンのＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）、宇部興産のＴＹＲＡＮＮＯ（登録商標）、及びＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＳＹＬＲＡＭＩＣ（登録商標））、アルミナシリケート（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及び４８０）、及び短いウィスカ及び短繊維（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及びＳＡＦＦＩＬ（登録商標））、及び随意にセラミック粒子（例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、及びこれらの組合せの酸化物）及び無機充填材（例えば、パイロフィライト、ウォラストナイト、マイカ、タルク、カイヤナイト、及びモンモリロナイト）のようなマトリクス内に、セラミック繊維が埋め込まれる。

その上、燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４は円周方向Ｃに沿って広がり、連続して形成されたＣＭＣ材料の一片から一体的に形成される。特に、燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４はそれぞれ、分離した部品をボルト締め等で結合する継ぎ目又はジョイントなしに、環状形状を画成するために円周方向Ｃに沿って連続して広がる。ここで使われる、連続して形成されたＣＭＣ材料の一片によって一体的に形成されたＣＭＣ部品は、樹脂又は他の適切な接合混合物を共に使用して形成されたＣＭＣの、重複した、及び重複しない細片又はシートで形成された部品を含むことを理解されたい。

図３でもっとも明瞭に示されるように、燃焼器アセンブリ１００はさらに燃焼室内側ライナー１０６を有する。燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４と同様に、燃焼室内側ライナー１０６もまた、環状形状を画成するために、円周方向Ｃに沿って連続して広がる。以下でより詳細に説明されるように、燃焼室内側ライナー１０６と、一体的に形成された燃焼室外側ライナー１０４及び燃焼器ドーム１０２とが共に、環状の燃焼室１０８を形成するように、燃焼室内側ライナー１０６は燃焼器ドーム１０２に接合される。したがって、図示された例示的な燃焼器アセンブリ１００は、環状の燃焼器として構成される。

特に図３を参照すると、前方端１１０及び後端１１２の間に広がる燃焼室外側ライナー１０４、及び、同様に前方端１１４及び後端１１６の間に広がる燃焼室内側ライナー１０６は、それぞれ一般に軸方向Ａに沿って広がる。その上、燃焼器ドーム１０２は、前方壁１１８及び移行部分を有する。具体的には、図示された燃焼器ドーム１０２は、外側移行部分１２０及び内側移行部分１２２を有する。外側移行部分１２０は、半径方向Ｒに沿った前方壁１１８の外側縁に沿って位置し、内側移行部分１２２は、半径方向Ｒに沿った前方壁１１８の内側縁に沿って位置する。内側及び外側移行部分１２２、１２０はそれぞれ、燃焼器ドーム１０２の前方壁１１８と共に周方向に広がる（図２参照）。

さらに、外側移行部分１２０は前方壁１１８から外側ライナー１０４に向かって広がり、内側移行部分１２２は前方壁１１８から内側ライナー１０６に向かって広がる。前述のように、図示された実施形態では、外側ライナー１０４が燃焼器ドーム１０２（前方壁１１８及び外側移行部分１２０を含む）と一体的に形成され、そのため外側移行部分１２０が前方壁１１８から外側ライナー１０４へ継ぎ目なく広がる。例えば、燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４は共に、燃焼器ドーム１０２から燃焼室外側ライナー１０４に広がる、連続した継ぎ目ない表面を画成する。特に、燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４は共に、連続した継ぎ目ない内側表面１２４（すなわち、燃焼室１０８に面する）、及び連続した継ぎ目ない外側表面１２６（内側表面１２４と対向する）を画成する。

図２及び図３の燃焼器アセンブリ１００の前方端の拡大断面概略図を提供する図４を簡潔に参照すると、外側移行部分１２０及び内側移行部分１２２はそれぞれ、前方壁１１８に対する角度を画成する。図示された実施形態の場合、外側移行部分１２０及び内側移行部分１２２はそれぞれ、前方壁１１８に対して、９０度より大きく１８０度より小さい角度１３２、１３３を画成する。より具体的には、外側移行部分１２０は平坦部１２８（すなわち、図４に図示された断面平面に見られる実質的に平らな部分）を有し、内側移行部分１２２は同様に平坦部１３０を有する。外側移行部分１２０及び内側移行部分１２２の平坦部１２８、１３０はそれぞれ、前方壁１１８に対して、９０度より大きく１８０度より小さい角度１３２、１３３を画成する。具体的には、図示された実施形態の場合、平坦部１２８、１３０の前方壁１１８に対する角度１３２、１３３は約１２０度と１５０度の間であり、例えば約１３５度である。本明細書で使用される、「約（ａｂｏｕｔ）」又は「概（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」のような概算を意味する用語は、誤差の１０％マージン内にあることを示していることを理解されたい。

図４でも示されるように、例示的な燃焼器ドーム１０２はさらに、外側移行部分１２０の外側平坦部１２８及び前方壁１１８の間の外側曲率半径１３４を画成する。とりわけ、前方壁１１８は、外側平坦部１２８及び内側平坦部１３０の間の長さ１４０を画成する。特定の例示的な実施形態では、外側曲率半径１３４は、前方壁１１８の長さ１４０の約２％と約２０％の間である場合がある。例えば、外側曲率半径１３４は、前方壁１１８の長さ１４０の約５％から約１５％の間、又は約８％から約１２％の間である場合がある。同様に、燃焼器ドーム１０２は、内側移行部分１２２の内側平坦部１３０及び前方壁１１８の間の内側曲率半径１３６を画成する場合がある。特定の実施形態における内側曲率半径１３６は、外側曲率半径１３４と同じ値を持つ場合がある。ここで使われる「曲率半径」という用語は、ある点で曲線と接し、その点と同じ接線と曲率を有する円の半径を意味することを理解されたい。

さらに、図４に示された断面平面において、外側移行部分１２０の平坦部１２８は長さ１３８を画成し、また前述のように、燃焼器ドーム１０２の前方壁１１８もまた長さ１４０を画成する。平坦部１２８の長さ１３８は、燃焼器ドーム１０２の前方壁１１８の長さ１４０の約１０％から約３５％の間である場合がある。例えば、平坦部１２８の長さ１３８は、前方壁１１８の長さ１４０の約１５％から約３０％の間、又は約２０％から約２５％の間である場合がある。さらに、図示されるように、内側移行部分１２２の平坦部１３０はまた、図示された断面平面における長さ１４２を画成する。内側移行部分１２２の平坦部１３０の長さ１４２はまた、燃焼器ドーム１０２の前方壁１１８の長さ１４０の約１０％から約３５％の間である場合がある。例えば、平坦部１３０の長さ１４２は、前方壁１１８の長さ１４０の約１５％から約３０％の間、又は約２０％から約２５％の間である場合がある。

本開示の１つ以上の実施形態に係る燃焼器アセンブリは、燃焼室を経由する、及び燃焼室の周囲の、望ましい流動特性（例えば、燃焼室の周囲を流れる冷却空気に対する）を提供することができる。具体的には、一体的に形成された燃焼室外側ライナー及び燃焼器ドームを用い、及び／又は燃焼器ドームに１つ以上の内側及び外側移行部分を用いれば、燃焼室の周囲の燃焼ガスに加え、燃焼室を経由して、燃焼器アセンブリが設置されるガスタービンエンジンのタービン部へ流れる燃焼ガスの、望ましい流動特性をさらに向上する。例えば、本開示の実施形態に係る移行部分を用いれば、ドームの高温側に沿う冷却流が、ライナーの高温側に沿う冷却流（ライナー上の１つ以上の冷却孔を通じて導入される）と混合されることを可能にする。そのような構成は、冷却流が移行部分の冷却孔の存在しない部分にわたって流れることを可能にする。その上、本開示の実施形態に係る移行部分を用いれば、冷却流が燃焼器ドーム及び燃焼器ライナーの低温側にわたってより円滑に流れることが可能になり、燃焼器ライナーの冷却孔の下流側に供給される冷却空気の圧力低下を小さくできる。さらに、燃焼器ドームと、燃焼室内側ライナーと、燃焼室外側ライナーとがそれぞれ円周方向に沿って連続的に広がる構成は、周方向に離間するセグメントの間の継ぎ目（軸方向に延在する継ぎ目等）を排除し、燃焼器アセンブリの動作時の熱膨張及び熱収縮を均一にできるので、燃焼室を流れる燃焼ガスの望ましい流動特性をさらに高めることができる。

しかし、図２乃至図４に示し、ここで説明された例示的な燃焼器アセンブリ１００は例示の目的でのみ提供されたのであり、本開示の他の例示的な実施形態では、燃焼器アセンブリ１００は他のいかなる適切な構成も取り得ることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、燃焼室外側ライナー１０４は燃焼器ドーム１０２と一体的に形成されなくてもよく、代わりに、任意の適切な方法で燃焼器ドーム１０２に取り付けられてもよい。さらに、特定の例示的な実施形態では、燃焼室外側ライナー１０４の代わりに、又は燃焼室外側ライナー１０４に加えて、燃焼室内側ライナー１０６が燃焼器ドーム１０２と一体的に形成されてもよい。さらに他の実施形態では、燃焼器ドーム１０２は他のいかなる適切な構成を取ってもよい。例えば、特定の実施形態では、燃焼器ドーム１０２は、外側移行部分１２０と内側移行部分１２２のどちらか、又は両方を有しなくてもよい。或いは、外側移行部分１２０と内側移行部分１２２のどちらか、又は両方は、他のいかなる適切な方法で構成されてもよい。

図２と図３を再び参照すると、前述のように燃焼器ドーム１０２の外側移行部分１２０は、燃焼室外側ライナー１０４と一体的に形成され、継ぎ目なく燃焼室外側ライナー１０４内に広がる。これに対し、図示された実施形態の場合、燃焼室内側ライナー１０６は燃焼器ドーム１０２及び燃焼室外側ライナー１０４から別体に形成される。燃焼室内側ライナー１０６は、燃焼器ドーム１０２にボルト１４４を用いて取り付けられる。具体的には、燃焼室内側ライナー１０６は、前方端１１４で半径方向Ｒに沿って内側に延在する取り付けフランジ１４６を有し、燃焼器ドーム１０２も同様に半径方向内端で半径方向Ｒに沿って内側に延在する取り付けフランジ１４８を有する。ボルト１４４は、燃焼室内側ライナー１０６のフランジ１４６及び燃焼器ドーム１０２のフランジ１４８を通じて延在し、この２つの部品を連結する。とりわけ、燃焼室内側ライナー１０６及び燃焼器ドーム１０２は、内側表面（すなわち、燃焼室１０８に面した）において接し、これら２つの部品が連結している、周方向に延在する唯一の継ぎ目１５０を例外として、実質的に連続した表面を形成する。

ボルト１４４は、燃焼器アセンブリ１００の取り付け用アセンブリ１５２の一部として構成される。取り付け用アセンブリ１５２は、一般に前方端１４７と後端１４９の間に広がる支持部材１４５を有し、前方端１４７において燃焼室内側ライナー１０６と燃焼器ドーム１０２とを連結する。後端１４９において、支持部材は、例えばガスタービンエンジン内の筐体又は他の支持構造に取り付け可能である。したがって、燃焼室外側ライナー１０４と、燃焼器ドーム１０２と、燃焼室内側ライナー１０６とはそれぞれ、取り付け用アセンブリ１５２の支持部材１４５を通じて、燃焼器アセンブリ１００の前方端において（すなわち、内側ライナー１０６の前方端１１４において）、ガスタービンエンジン内に支持される。

さらに図２及び図３を参照すると、燃焼器ドーム１０２はさらに、開口部１５４を画成し、燃焼器アセンブリ１００は燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６を有する。特に、燃焼器ドーム１０２は複数の開口部１５４を画成し、燃焼器アセンブリ１００は複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６を有する。それぞれの開口部１５４は、複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６のそれぞれを受け入れるように構成されている。図示された実施形態の場合、それぞれの開口部１５４は、円周方向Ｃに沿って実質的に等間隔に配置され、特に、円周方向Ｃに沿って互いに実質的に等間隔に配置される。

複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６はそれぞれ、例えばスワーラ及び／又はバッフルを有する場合がある。一般に、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は、燃料ノズル（図示せず）からの可燃性の燃料、及び燃焼器アセンブリ１００が設置されているガスタービンエンジン（図１参照）の圧縮機部からの圧縮空気の流れを受け入れる。燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は、燃料と圧縮空気を混合し、その燃料空気混合物を燃焼室１０８に供給する。図示されていないが、最初に燃料空気混合物を点火するための点火器が、燃焼室１０８内に少なくとも部分的に延在する場合がある。

燃焼器ドーム１０２及び燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６の拡大断面概略図である図５も参照すると、図示される実施形態の場合、それぞれの燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は、燃焼器ドーム１０２及び複数の開口部１５４のそれぞれに直接取り付けられる。その上、図示されるように、それぞれの燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は、そのような開口部１５４の中に、又は開口部１５４を通じて延在する。特に、燃焼器ドーム１０２は、燃焼室１０８にさらされている高温側１５８及びその反対側の低温側１６０を画成する。図示されていないが、燃焼器ドームは、高温側１５８及び／又は低温側１６０に環境保護コーティングのような保護コーティングを有する場合がある。燃焼器ドーム１０２は、燃焼器ドーム１０２の低温側１６０上の燃焼器ドーム１０２の複数の開口部１５４のそれぞれの回りに延在する隆起したボス１６２、及び燃焼器ドーム１０２の高温側１５８上の燃焼器ドーム１０２の複数の開口部１５４のそれぞれの回りに延在する溝１６４を有する。燃焼器ドーム１０２の隆起したボス１６２及び溝１６４は、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６を燃焼器ドーム１０２に直接取り付けることを支援する。

具体的には、隆起したボス１６２は、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６が燃焼器ドーム１０２に直接取り付けられるような、望ましい厚さを有する。例えば、図示されるように、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６はそれぞれ、燃焼器ドーム１０２の高温側１５８（すなわち、溝１６４）、及び燃焼器ドーム１０２の低温側１６０（すなわち、隆起したボス１６２）に直接取り付けられる。とりわけ、図２に戻って、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６の少なくとも１つが、隣接する燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６から独立して、燃焼器ドーム１０２に直接取り付けられ、より具体的には、それぞれの燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は、隣接する燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６から独立して、燃焼器ドーム１０２に直接取り付けられる。例えば、図示される燃焼器アセンブリ１００は、円周方向Ｃに沿って連続的に広がる燃焼器ドーム１０２を有するので、燃焼器ドーム１０２及び複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６には、追加的な、又は補助的な支持体は必要ない。

図２でもっとも明瞭に示されるように、燃焼器ドーム１０２は、燃焼器ドーム１０２を通じて低温側１６０から高温側１５８に延在する複数の冷却孔１６６を画成し、冷却空気をそれらを経由して流す。図から分かるように、複数の冷却孔１６６は、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６のそれぞれを受け入れるために、燃焼器ドーム１０２に画成された開口部１５４の１以上の周囲に広がって取り囲む複数の冷却孔を有する。特に、図示された実施形態の場合、複数の冷却孔１６６は燃焼器ドーム１０２に画成された開口部１５４のそれぞれの周囲に広がって取り囲む複数の冷却孔を有する。その上、燃焼器ドーム１０２は、それの前方壁１１８に画成される種々の付加的な冷却孔１６６を有する。さらに、燃焼器ドーム１０２は、低温側１６０から高温側１５８へと燃焼器ドーム１０２の外側移行部分１２０及び内側移行部分１２２を通じて広がる複数の冷却孔１６６を画成し（例えば、図３参照）、冷却空気をそれらを通じて流す。また、燃焼室外側ライナー１０４は同じようにそれを通じて広がる複数の冷却孔１６６を有し、さらに多くの冷却空気をそれらを通じて流す。冷却空気は、燃焼器アセンブリ１００が設置されるガスタービンエンジンの圧縮機部から供給されてもよい。

一体的に形成された燃焼室ライナー及び燃焼器ドーム、及び／又は内側移行部分と外側移行部分の１つ又は両方を有する燃焼器ドームを用いれば、燃焼室を経由する燃焼ガスの流れを実質的に妨げることなく、燃焼室を形成する部品の特定の領域を直接局部的に冷却することを可能にする。

しかし、図２から図５に図示された例示的な実施形態は例示の目的でのみ提供されたのであり、他の例示的な実施形態では、燃焼器アセンブリ１００は他のいかなる適切な構成をも持ち得ることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ１５６は他のいかなる適切な方法で構成されることができ、また他のいかなる適切な方法で燃焼器ドーム１０２に取り付けられ得る。さらに、他の例示的な実施形態では、１つ以上の燃焼室外側ライナー１０４と、燃焼器ドーム１０２と、燃焼室内側ライナー１０６とは、それらの部品の温度を所望の温度範囲に維持するために、冷却孔１６６又は他の冷却手段の他のいかなる適切な構成を持ち得る。

本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。

１０ ターボファンジェットエンジン
１２ 縦方向又は軸方向の中心線
１４ ファン部
１６ コアタービンエンジン
１８ 外側筐体
２０ 入口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼部
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排気部
３４ 高圧シャフト／スプール
３６ 低圧シャフト／スプール
３８ ファン
４０ ブレード
４２ ディスク
４４ 作動部材
４６ パワーギヤボックス
４８ ナセル
５０ ファン筐体すなわちナセル
５２ 出口ガイドベーン
５４ 下流部
５６ バイパス空気流通路
５８ 空気
６０ 入口
６２ 空気の第１の部分
６４ 空気の第２の部分
６６ 燃焼ガス
６８ ステーターベーン
７０ タービンロータブレード
７２ ステーターベーン
７４ タービンロータブレード
７６ ファン排気ノズル部
７８ 高温ガス経路
１００ 燃焼器アセンブリ
１０２ 燃焼器ドーム
１０４ 外側ライナー
１０６ 内側ライナー
１０８ 燃焼室
１１０ 外側ライナー前方端
１１２ 外側ライナー後端
１１４ 内側ライナー前方端
１１６ 内側ライナー後端
１１８ 前方壁
１２０ 外側移行部分
１２２ 内側移行部分
１２４ 内側表面
１２６ 外側表面
１２８ 平坦部
１３０ 平坦部
１３２ 角度
１３４ 外側曲率半径
１３６ 内側曲率半径
１３８ 外側平坦部の長さ
１４０ 前方壁の長さ
１４２ 内側平坦部の長さ
１４４ ボルト
１４６ 内側ライナーのフランジ
１４８ ドームのフランジ
１５０ 継ぎ目
１５２ 取り付け用アセンブリ
１５４ 開口部
１５６ 燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリ
１５８ 高温側
１６０ 低温側
１６２ ボス
１６４ 溝
１６６ 冷却孔

Claims (10)

1. 円周方向を画成するガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリであって、
   セラミックマトリクス複合材料で一体的に形成された燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーを有し、燃焼器ドームが、複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリのそれぞれを受け入れるための複数の開口部を画成しており、
   前記燃焼室ライナーは、外側ライナー（１０４）及び内側ライナー（１０６）をさらに備え、
   前記燃焼器ドーム（１０２）は、前方壁（１１８）と、該前方壁からそれぞれ前記外側ライナー（１０４）及び内側ライナー（１０６）へと広がる外側移行部分（１２０）及び内側移行部分（１２２）と、をさらに備え、
   前記外側移行部分（１２０）及び前記内側移行部分（１２２）はそれぞれ外側平坦部（１２８）及び内側平坦部（１３０）を備え、
   前記外側平坦部（１２８）及び前記内側平坦部（１３０）はそれぞれ、前記前方壁との間に外側曲率半径（１３４）及び内側曲率半径（１３６）を画成し、
   前記外側曲率半径（１３４）は前記前方壁の長さ（１４０）の２％から２０％の間であり、前記内側曲率半径（１３６）は前記外側曲率半径（１３４）と同じ値であり、
   前記外側平坦部（１２８）の長さ（１３８）及び前記内側平坦部（１３０）の長さ（１４２）はそれぞれ、前記前方壁の長さ（１４０）の２０％から２５％の間である、燃焼器アセンブリ。
2. 燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーが、円周方向に沿って連続的に広がり、円環形状を画成する、請求項１に記載の燃焼器アセンブリ。
3. 円周方向を画成するガスタービンエンジン用の燃焼器アセンブリであって、
   セラミックマトリクス複合材料で一体的に形成された燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーを有し、燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーが燃焼室を少なくとも部分的に画成し、かつ円周方向に沿って連続的に広がっており、
   前記燃焼室ライナーは、外側ライナー（１０４）及び内側ライナー（１０６）をさらに備え、
   前記燃焼器ドーム（１０２）は、前方壁（１１８）と、該前方壁からそれぞれ前記外側ライナー（１０４）及び内側ライナー（１０６）へと広がる外側移行部分（１２０）及び内側移行部分（１２２）と、をさらに備え、
   前記外側移行部分（１２０）及び前記内側移行部分（１２２）はそれぞれ外側平坦部（１２８）及び内側平坦部（１３０）を備え、
   前記外側平坦部（１２８）及び前記内側平坦部（１３０）はそれぞれ、前記前方壁との間に外側曲率半径（１３４）及び内側曲率半径（１３６）を画成し、
   前記外側曲率半径（１３４）は前記前方壁の長さ（１４０）の２％から２０％の間であり、前記内側曲率半径（１３６）は前記外側曲率半径（１３４）と同じ値であり、
   前記外側平坦部（１２８）の長さ（１３８）及び前記内側平坦部（１３０）の長さ（１４２）はそれぞれ、前記前方壁の長さ（１４０）の２０％から２５％の間である、燃焼器アセンブリ。
4. 燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーが、燃焼器ドームから燃焼室ライナーに広がる連続した継ぎ目のない表面を画成する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
5. 燃焼器ドーム及び燃焼室ライナーが、セラミックマトリクス複合材料の連続した一片で一体的に形成される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
6. 複数の開口部が互いに実質的に等間隔に配置される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
7. 移行部分が、前方壁に対して９０度より大きく１８０度より小さい角度を画成する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
8. 燃焼器ドームは、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリのそれぞれを燃焼器ドームに直接取り付けるために、燃焼器ドームの複数の開口部のそれぞれの周囲に延在する隆起したボスを有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
9. 複数の燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリをさらに有し、燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリのそれぞれが、燃焼器ドームの複数の開口部のそれぞれに直接取り付けられる、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
10. 燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリのそれぞれが、隣接する燃料空気噴射装置ハードウェアアセンブリから独立して、燃焼器ドームに直接取り付けられる、請求項９に記載の燃焼器アセンブリ。